大多数城镇都有湖塘或河流流过，有的城镇河流有一两千年的历史。但到了20世纪后半叶河流水质却每况愈下：50年代摸鱼捉蟹，60年代淘米洗菜，70年代只能灌溉，80年代鱼虾绝代，90年代臭气冲天外！起初，主要的污染源是向城镇水体排污的工厂。经过各方面几十年的努力，这类工厂大部分搬迁、关闭或认真地进行了治理，但城镇水体水质改善并不明显，后来又日益恶化了。原来还有一个更广泛的污染源——生活污水没有消除。
在20世纪80年代以前，中国城镇居民大多数家庭没有抽水马桶，相当多的公共厕所也不是水冲式的。每个城镇都有一大批掏粪的工人，每天把城镇居民排泄的粪便，送到农村去作肥料。后来各城镇都改造了公厕，居民们也陆续住进了有抽水马桶的新居，掏粪工人也很难见到了。人们排泄的粪便被大量冲洗水冲入化粪池。固态的粪便被化粪池中细菌和细菌产生的酶溶解，经污水管道流入附近的水沟、河道。
居民的生活水平在迅速提高，残羹剩饭多了起来。尤其是城镇密密麻麻的餐饮店和农贸市场，产生的炊事污水比从前增加许多倍。洗衣机普及，洗衣粉和各种洗涤剂大量消耗，洗浴污水大大增加。一座座新的建筑拔地而起，这些建筑物要经常清扫，清扫污水也成倍地增加……所有这些污水，全部注入附近的水沟、河道或湖塘之中，水体焉能不臭气熏天？
水体中有一定浓度的有机物，水中微生物以这些有机物作为营养物而呈几何级数繁殖，于是水中浮游生物大量繁衍，成为鱼虾的食物，贝类和鱼鳖虾蟹也多了起来，成为居民的美餐。这样的一条食物链，保证了河流稳定地流淌。
按照微生物对氧气的需要情况可以把微生物分为好氧微生物、厌氧微生物和兼性（微好氧）微生物三大类。水面与空气接触，空气中的氧气便向水中溶解。所以地表水中总有一定浓度的氧气，正常的地表水中，溶解氧的浓度在10毫克／升左右，这使得好氧微生物能大量繁殖。好氧微生物能把水中的有机物氧化为H2O和CO2，还有一部分有机物构成新生的微生物的细胞物质。
但是，如果水中有机物浓度过高时，好氧微生物就会大量增殖，从而大量消耗水中的溶解氧，水中的溶解氧很快被消耗殆尽。这时不仅全部好氧微生物不能生存，水中其他动物也都因为没有了溶解氧而窒息死亡。
水中没有了溶解氧，这时兼性细菌和厌氧细菌便开始迅速繁殖起来。在厌氧条件下只有部分有机物能被氧化，还剩余相当多的有机物不能被氧化。厌氧菌便把这些有机物还原为NH3、H2S和H3P，而NH3、H2S和H3P都是有异味并有一定毒性的恶臭气体。所以就会形成水体“臭气冲天外”的局面。
要使城镇河流、湖塘水质变清，首先要建设污水截流工程。污水截流工程由污水总干管线和污水管网组成。让所有的污水以及若干工厂的工业废水都汇集于此总干管之中，流入城市污水处理厂进行净化治理。我们必须深埋污水总干管，以保证各污水支管的污水能自动流入总管。另外，污水管网应该建在其他地下管网（自来水管网、燃气管网、通讯线网等等）之下，不符合此要求的，要逐渐改造。由此可见，污水截流工程是一项浩大的市政基本建设工程。
城市污水治理的主要方法是利用好氧微生物进行净化。在污水处理厂，人工培养出大量的好氧微生物，用来分解污水中各种污染物质。为了保证供给好氧微生物有足够的溶解氧，人们使用空气压缩机向水中供给空气，将压缩空气通到生物净化池的最底部。水越深，水池底部的压力也就越大，则氧气在水中的溶解量就越多；另外，送入池底部的空气，被分散成的气泡直径越小（最好气泡直径只有几微米），氧气越容易溶进水中。但是气泡分散得越小，造成的阻力就增大，空气压缩机消耗的电能相应增大。
此外，沿海城市也可以实施排海工程，即经过沉淀把不溶解的悬浮物大部分去除之后，把污水送到远离海岸的大海深处，微生物被海水稀释后逐渐分解。也有人主张沿江城市把城市污水经过初步处理后，排入江心。在我国七大水系污染日益严重的时候，此主张还是慎行为宜。
工业废水种类非常多，但大部分工业废水也可以利用好氧微生物来处理。国家提倡“污染集中控制”，就是要求大多数工厂（个别者例外）把工业废水也送到城市生活污水处理厂，与生活污水混合一起进行处理。但是对工业废水有若干具体规定，含有重金属和放射性物质的废水不能进入；含有毒、有害有机物的工业废水，进入污水厂的总量要限制。因为污水厂的微生物，对浓度很低的有毒、有害有机物能够逐步分解；但有毒、有害有机物浓度超过一定限度，反而会把微生物毒死。对于这样的废水，需根据具体情况，采取更有效的措施来处理。
